基于CAN網(wǎng)絡(luò)的高樓自動(dòng)窗控制器設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)基于can網(wǎng)絡(luò)的高樓自動(dòng)窗控制器設(shè)計(jì)房柳煌200730580309指導(dǎo)教師 學(xué)院名稱工程學(xué)院 專業(yè)名稱電子信息工程論文提交日期2011年5月 論文答辯日期 2011年5月答辯委員會(huì)主席 _評(píng) 閱 人 _摘 要本介紹了一種以意法半導(dǎo)體公司的stm32系列單片為主要控制器，采用can網(wǎng)絡(luò)作為通訊方式的高樓電動(dòng)窗控制器的設(shè)計(jì)，闡述了整個(gè)設(shè)計(jì)的選題背景、工作原理、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)演示等各個(gè)部分。詳細(xì)論述了can網(wǎng)絡(luò)通訊方式在樓宇自動(dòng)化上的工作特點(diǎn)與stm32 系列單片機(jī)的工作原理與編程特點(diǎn)。該設(shè)計(jì)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)主控制器上的觸摸屏來(lái)控制，以l6203直流電機(jī)控制芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，根據(jù)

2、外界環(huán)境情況（火災(zāi)、下雨、刮風(fēng)）通過(guò)can總線組成高樓上多個(gè)窗戶的開窗機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)該設(shè)計(jì)可以在火災(zāi)發(fā)生的情況下通過(guò)樓下主機(jī)控制高樓窗戶保持常開，加大空氣流通，減少人員傷亡，解決高樓上窗戶控制不便的問題，同時(shí)在緊急情況下減少事故發(fā)生等不必要的損失。關(guān)鍵詞：can 開窗機(jī) stm32 單片機(jī)目 錄1 緒論2 can網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)窗控制器整體描述2.1 自動(dòng)窗控制器網(wǎng)絡(luò)組成2.2 自動(dòng)窗控制器主機(jī)硬件系統(tǒng)2.3 開窗機(jī)硬件系統(tǒng)架構(gòu)3 can總線技術(shù)概述3.1 can總線介紹3.2 can網(wǎng)絡(luò)協(xié)議3.2.1 can數(shù)據(jù)幀類型3.2.3 編碼3.3 can總線的發(fā)展趨勢(shì)4 stm32系列單片機(jī)原理及其

3、應(yīng)用4.1 stm32f103vbt6芯片功能簡(jiǎn)介4.2 stm32f103c6t6芯片功能簡(jiǎn)介4.3 本設(shè)計(jì)中使用到的外設(shè)原理詳述5 can網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)窗控制器硬件設(shè)計(jì)5.1 stm32f103c6t6最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.2 can接口電路設(shè)計(jì)5.2.1 tja1050can電平轉(zhuǎn)換芯片原理及其應(yīng)用5.2.2 can接口電路5.3 tft觸摸屏接口設(shè)計(jì)5.3.1 tft觸摸屏介紹5.3.2 tft觸摸屏接口電路5.4 電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)5.4.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片l6203原理及應(yīng)用6 can網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)窗控制器軟件設(shè)計(jì)6.1 開窗機(jī)控制流程圖6.2 stm32驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)6.3 電機(jī)pwm控制程序設(shè)計(jì)6.4

4、 can節(jié)點(diǎn)通信程序設(shè)計(jì)7 總結(jié)與收獲8 致謝參考文獻(xiàn)1 緒論近年，歐洲、北美、日韓地區(qū)，住宅窗體產(chǎn)品的啟閉方式已開始向自動(dòng)化防線發(fā)展，如德國(guó)的諾托、意大利的圖蘭朵、韓國(guó)的lg等，均在設(shè)計(jì)開發(fā)自動(dòng)化窗體的生產(chǎn)。在中國(guó)，自動(dòng)化窗體正在逐步為人們所重視，不僅各種進(jìn)口的自動(dòng)窗和自動(dòng)窗開窗器出現(xiàn)在中國(guó)的市場(chǎng)上，而且國(guó)內(nèi)一些實(shí)力較強(qiáng)的公司開發(fā)的產(chǎn)品具備完全的自主只是從產(chǎn)權(quán)，技術(shù)先進(jìn)，功能完善的各國(guó)自動(dòng)窗逐步成為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主題，越來(lái)越多的自動(dòng)窗體被應(yīng)用到各種建筑當(dāng)中，由于自動(dòng)窗是剛剛發(fā)展起來(lái)的新產(chǎn)品，還沒有形成成熟、穩(wěn)定的行業(yè)，尚未形成統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因此目前市場(chǎng)上生產(chǎn)的自動(dòng)窗產(chǎn)品在各方面的差異非常

5、大，多數(shù)產(chǎn)品還不能算是成熟，完善的自動(dòng)窗。在國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)上海大火災(zāi)，國(guó)家與公民對(duì)房屋火災(zāi)的安全意識(shí)不斷加強(qiáng)，對(duì)火災(zāi)的逃生條件與要求越來(lái)越高，而自動(dòng)窗正是針對(duì)這樣的一種情況設(shè)計(jì)的。最大的缺點(diǎn)是，國(guó)內(nèi)的自動(dòng)窗都是單獨(dú)控制，沒有組成控制網(wǎng)絡(luò)，控制起來(lái)十分不方便，并且需要多個(gè)控制開關(guān)，尤其是在緊急情況，例如火災(zāi)發(fā)生的情況下，對(duì)高樓的損失十分巨大，基于上述情況，本設(shè)計(jì)可以在機(jī)房控制的自動(dòng)窗，通過(guò)在主機(jī)可以控制多個(gè)窗戶的狀態(tài)，避免緊急情況下造成的餓不必要的損失，在組網(wǎng)方式來(lái)看，主要是通過(guò)485與can總線的優(yōu)劣勢(shì)我選擇了can總線作為組網(wǎng)的方式。自動(dòng)窗設(shè)計(jì)目的，在現(xiàn)代社會(huì)，對(duì)室內(nèi)設(shè)計(jì)而言，窗簾不僅具有遮光的作

6、用，更具有美化的功能，他不僅僅可以協(xié)調(diào)居室的色彩搭配，而且可以柔化空間造型的線條，營(yíng)造溫馨愜意的環(huán)境，隨著單片機(jī)芯片的集成度越來(lái)越高以及生產(chǎn)成本逐步降低，現(xiàn)在很多廠家生產(chǎn)的自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)都是有主機(jī)和各種傳感器、報(bào)警器以及一些列機(jī)械傳動(dòng)裝置組成的一種具有智能化，人計(jì)劃，網(wǎng)絡(luò)化的高科技產(chǎn)品。本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)窗是一種新興技術(shù)，與電子、通信、光、it技術(shù)組合，形成自動(dòng)開啟、關(guān)閉的新型窗體產(chǎn)品，將成為窗體產(chǎn)品中最具生命力的新星。其作用是在火災(zāi)發(fā)生的情況下，及時(shí)打開逆風(fēng)方向的窗戶排除室內(nèi)的煙氣，防止人員傷亡，同時(shí)可以關(guān)閉順風(fēng)方向的窗戶防止火勢(shì)蔓延，有效的減少了火災(zāi)造成的財(cái)務(wù)與人員傷害。在正常情況下，可以

7、根據(jù)外界的風(fēng)速、下雨情況對(duì)窗戶做到安全控制。通過(guò)本課題的研究，對(duì)本單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、can網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)等技術(shù)有了比較深入的了解，鞏固了專業(yè)知識(shí)，并且把專業(yè)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中。2 can網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)窗控制器整體描述2.1 自動(dòng)窗控制器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成自動(dòng)窗控制器網(wǎng)絡(luò)主要由一個(gè)主機(jī)和多個(gè)從機(jī)組成，主機(jī)在大樓機(jī)房通過(guò)can總線數(shù)據(jù)通信的方式控制各個(gè)開窗機(jī)的開關(guān)，主機(jī)上的控制使用的是tft觸摸屏，當(dāng)按下觸摸按鍵后，發(fā)送數(shù)據(jù)到開窗機(jī)，通知開窗機(jī)按照主機(jī)的工作命令執(zhí)行，同時(shí)在主機(jī)tft屏幕上顯示開窗機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)，控制模型如下圖1所示。圖 1自動(dòng)窗控制網(wǎng)絡(luò)模型2.2自動(dòng)窗控制器主機(jī)硬件系統(tǒng)組成自動(dòng)窗控制器主機(jī)

8、的硬件電路由：stm32系列單片機(jī)、電源模塊、復(fù)位電路、usb通信模塊、tft觸摸屏、can接口電路等部分組成，如圖所示。圖 22.3開窗機(jī)硬件系統(tǒng)組成開窗機(jī)硬件電路主要由stm32處理器、電源模塊、can接口電流、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電流檢測(cè)電路和保護(hù)電路等幾個(gè)部分組成，如圖3所示。3 can總線技術(shù)概述can網(wǎng)絡(luò)即控制器局域網(wǎng)can(controller area network),屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，其總線規(guī)范已被iso國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并被公認(rèn)為是最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。can總線的應(yīng)用范圍遍及從高速網(wǎng)絡(luò)到低成本的多線路網(wǎng)絡(luò)，廣

9、泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)中的各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通信。3.1 can總線介紹控制器局域網(wǎng)can(controller area net)是一種現(xiàn)場(chǎng)總線，主要用于各種過(guò)程檢測(cè)及控制。 can最初是由德國(guó)bosch公司為汽車監(jiān)測(cè)和控制而設(shè)計(jì)的，目前can已逐步應(yīng)用到其它工業(yè)控 制中，現(xiàn)已成為iso-11898國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。can總線有以下特點(diǎn)： l can可以是對(duì)等結(jié)構(gòu)，即多主機(jī)工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向 網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從，通訊方式靈活。 l can網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以分為不同的優(yōu)先級(jí)，滿足不同的實(shí)時(shí)需要。 l can采用非破壞性仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信

10、息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)自動(dòng) 停止發(fā)送，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 l can可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通訊距離最遠(yuǎn)10 km(5 kb/ s)，節(jié)點(diǎn)數(shù)目可達(dá)110個(gè)。 l can采用的是短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，具有crc校驗(yàn)和其它檢測(cè)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)幾率小。can節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，不會(huì)影響總線上其它節(jié)點(diǎn)操作。l 通訊介質(zhì)采用廉價(jià)的雙絞線，無(wú)特殊要求，用戶接口簡(jiǎn)單，容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)。3.2 can總線協(xié)議控制器局域網(wǎng)（can）為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級(jí)的分布實(shí)時(shí)控制，主要是定義在數(shù)據(jù)鏈路層跟物理層上的一種總

11、線式通信協(xié)議，是將ecu連接至總線的驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)ecu的總數(shù)將受限于總線上的電氣負(fù)荷。物理層定義了物理數(shù)據(jù)在總線上各節(jié)點(diǎn)間的傳輸過(guò)程，主要是連接介質(zhì)、線路電氣特性、數(shù)據(jù)的編碼解碼、位定時(shí)和同步的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。3.2.1 can數(shù)據(jù)幀類型can數(shù)據(jù)幀由幀起始（start of frame）、仲裁場(chǎng)（arbitration frame）、控制場(chǎng)（control frame）、數(shù)據(jù)場(chǎng)（data frame）、crc場(chǎng)（crc frame）、應(yīng)答場(chǎng)（ack frame）幀結(jié)尾（end of frame）組成。can數(shù)據(jù)幀類型包括：l 數(shù)據(jù)幀，從發(fā)送節(jié)點(diǎn)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；l 遠(yuǎn)程幀，向其它節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求發(fā)送具

12、有同一識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀 ；l 錯(cuò)誤幀，指明已檢測(cè)到總線錯(cuò)誤；l 過(guò)載幀，過(guò)載幀用以在數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）之間提供一附加的延時(shí) 。3.2.2發(fā)送器/接收器的定義發(fā)送器（transmitter）是產(chǎn)生報(bào)文的單元，此單元保持作為報(bào)文發(fā)送器直到總線出現(xiàn)空閑或此單元失去仲裁（arbitration）為止。接收器（receiver），如果有一單元不作為報(bào)文的發(fā)送器并且總線也不空閑，則這一單元就被稱之為報(bào)文的“接收器”。3.2.3 編碼幀的部分，諸如幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)以及crc 序列，均通過(guò)位填充的方法編碼。無(wú)論何時(shí)，發(fā)送器只要檢測(cè)到位流里有5 個(gè)連續(xù)識(shí)別值的位，便自動(dòng)在位流里插入一補(bǔ)碼位。數(shù)據(jù)幀或

13、遠(yuǎn)程幀（crc 界定符、應(yīng)答場(chǎng)和幀末尾）的剩余位場(chǎng)形式相同，不填充。錯(cuò)誤幀和過(guò)載幀的形式也相同，但并不通過(guò)位填充的方法進(jìn)行編碼。其報(bào)文里的位流根據(jù)“不返回到零”（nrz）之方法來(lái)編碼。這就是說(shuō)，在整個(gè)位時(shí)間里，位電平要么為“顯性”，要么為“隱性”。3.3 can總線的發(fā)展趨勢(shì)can總線屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的一種，在傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域中，大部分的通信采用rs-232、rs-485或rs-422總線。相比之下，rs-232、rs-485或rs-422總線有著通信距離近，通訊速度慢，抗干擾性能差等缺點(diǎn)。通訊一般采用主從方式，通過(guò)主站查詢方式進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)性、可靠性較差。當(dāng)系統(tǒng)有錯(cuò)誤，多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)

14、時(shí)，導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點(diǎn)。基于can 總線的分布式控制系統(tǒng)在很多方面具有明顯的優(yōu)越性。l而can 的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，要求的線數(shù)較少，只需要兩根線與外部器件互聯(lián)，使得各控制單元能夠通過(guò)can總線共享所有的信息和資源。達(dá)到簡(jiǎn)化布線、減少傳感器數(shù)量、避免控制功能重復(fù)的效果。can 具有的完善的通信協(xié)議，并且可以通過(guò)can 控制器芯片及其接口芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期。can支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制，工作于多主方式，網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任一時(shí)刻主動(dòng)發(fā)送信息，可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)以及全局廣播方式收發(fā)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán)，采用非破壞性總線總裁技

15、術(shù)，通信速度快，可靠性高，可大大節(jié)省了總線仲裁沖突時(shí)間，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下 也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。can沒有采用站地址編碼，而是對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，這可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到數(shù)據(jù)，這使得can 總線的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。can總線通過(guò)can 控制器接口芯片的輸出端canh和canl與物理總線相連，而canh端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，canl端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。can 總線的信號(hào)狀態(tài)為2種，隱位與顯位。當(dāng)隱位與顯位發(fā)送出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，最終結(jié)果是顯位。在處理沖突時(shí)，由于該信號(hào)的二值且“單穩(wěn)態(tài)”的特性變得簡(jiǎn)單，報(bào)錯(cuò)幀可以使所有節(jié)點(diǎn)很容易地

16、取得一致性的數(shù)據(jù)，并且保證了節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的同步，這種二值特性對(duì)can 總線的可靠性有很大保障。而且can 節(jié)點(diǎn)在出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤的情況下，可以自動(dòng)關(guān)閉輸出，避免總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作受影響，從而保證不會(huì)因個(gè)別節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，而使得總線處于死鎖狀態(tài)。can 總線具有位填充、回讀、錯(cuò)誤約束、出錯(cuò)自動(dòng)重發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)通信速率高、通信距離遠(yuǎn)、容易實(shí)現(xiàn)、且性價(jià)比高。can總線共享信息和資源，總線的數(shù)據(jù)通信提高了系統(tǒng)可靠性、實(shí)時(shí)性、靈活性、可維護(hù)性，更好地匹配和協(xié)調(diào)各個(gè)控制系統(tǒng)。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展具有高度靈活性、簡(jiǎn)單的擴(kuò)展性、優(yōu)良的抗干擾性和處理錯(cuò)誤能力的can 總線，越來(lái)越受到人們的重視。4 stm32系列單片

17、機(jī)硬件平臺(tái)介紹stm32系列單片機(jī)是基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的arm cortex-m3內(nèi)核。按性能分成兩個(gè)不同的系列：stm32f103“增強(qiáng)型”系列和stm32f101“基本型”系列。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到72mhz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為36mhz，以16位產(chǎn)品的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個(gè)系列都內(nèi)置32k到128k的閃存，不同的是sram的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻率72mhz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼，stm32功耗36ma，是32位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5ma/mhz。cortex-

18、m3是一個(gè)32位的核，在傳統(tǒng)的單片機(jī)領(lǐng)域中，有一些不同于通用32位cpu應(yīng)用的要求。arm cortex-m3是一種基于arm7v架構(gòu)的最新arm嵌入式內(nèi)核，它采用哈佛結(jié)構(gòu)，使用分離的指令和數(shù)據(jù)總線(馮諾伊曼結(jié)構(gòu)下，數(shù)據(jù)和指令共用一條總線)。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，哈佛結(jié)構(gòu)在物理上更為復(fù)雜，但是處理速度明顯加快。根據(jù)摩爾定理，復(fù)雜性并不是一件非常重要的事，而吞吐量的增加卻極具價(jià)值。除了使用哈佛結(jié)構(gòu)，cortex-m3還具有其它顯著的優(yōu)點(diǎn)：具有更小的基礎(chǔ)內(nèi)核，價(jià)格更低，速度更快。與內(nèi)核集成在一起的是一些系統(tǒng)外設(shè)，如中斷控制器、總線矩陣、調(diào)試功能模塊，而這些外設(shè)通常都是由芯片制造商增加的。cortex-m3

19、還集成了睡眠模式和可選的完整的八區(qū)域存儲(chǔ)器保護(hù)單元。它采用thumb-2指令集，最大限度降低了匯編器使用率。尤其在工控領(lǐng)域得到了比較廣闊的使用，用戶要求具有更快的中斷速度，cortex-m3采用了tail-chaining中斷技術(shù)，完全基于硬件進(jìn)行中斷處理，最多可減少12個(gè)時(shí)鐘周期數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中可減少70%中斷。4.1 stm32f103vbt6芯片功能簡(jiǎn)介stm32f103vbt6嵌入式處理器是意法半導(dǎo)體公司（st）基于arm cortex-m3開發(fā)出來(lái)的一款32位處理器芯片，如圖3所示。圖 3 stm32f103vct6外觀stm32f103vct6嵌入式處理器具有以下特點(diǎn)：l 32位r

20、isc性能處理器；l 32位arm cortex-m3結(jié)構(gòu)優(yōu)化；l 72 mhz 運(yùn)行頻率，單周期訪問時(shí)速度可達(dá)1.25 dmips/mhz；l 硬件除法和單周期乘法；l 快速可嵌套中斷，612個(gè)時(shí)鐘周期；l 具有mpu保護(hù)設(shè)定訪問規(guī)則 ；l 片內(nèi)具有256kb flash，48kb ram；l 80個(gè)快速i/o端口，16個(gè)i/o可映射到外部中斷，幾乎所有的i/o可以忍受5v電壓；l 片上集成12bit a/d、d/a、pwm、can、usb、sdio、fsmc等資源l lcd并行接口，fsmc可以配置成與多數(shù)圖形lcd控制器的無(wú)縫連接，使用這個(gè)lcd并行接口可以很方便地構(gòu)建簡(jiǎn)易的圖形應(yīng)用環(huán)境

21、，或使用專用加速控制器的高性能方案。4.2 stm32f103c6t6芯片功能簡(jiǎn)介4.3 本設(shè)計(jì)中使用到的外設(shè)原理詳述5 can網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)窗控制器硬件設(shè)計(jì)5.1 stm32f103c6t6最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 4 stm32f103c6t6最小系統(tǒng)5.2 can接口電路設(shè)計(jì)5.2.1 tja1050can電平轉(zhuǎn)換芯片原理及其應(yīng)用tja1050 是控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(can)協(xié)議控制器和物理總線之間的接口。tja1050可以為總線提供差動(dòng)發(fā)送性能，為can控制器提供差動(dòng)接收性能。其內(nèi)部原理圖如圖5.圖 5 tja1050內(nèi)部原理圖主要特性有：l 與“iso 11898”標(biāo)準(zhǔn)完全兼容；l 高速度(最高可達(dá)1m

22、波特)；l 極低的電磁輻射(eme)；l 具帶有寬共模范圍的差動(dòng)接收器，抗電磁干擾(emi)能力極強(qiáng)；l 沒有供電的節(jié)點(diǎn)不會(huì)對(duì)總線造成干擾；l 發(fā)送數(shù)據(jù)(txd)控制超時(shí)功能；l 發(fā)送禁止時(shí)的靜音模式；l 在汽車環(huán)境下對(duì)總線引腳的瞬態(tài)保護(hù)；l 輸入電平與3.3v和5v器件兼容；l 熱保護(hù)；l 對(duì)電源和地的短路保護(hù)功能；l 可以連接至少110個(gè)節(jié)點(diǎn)。 5.2.2 can接口電路圖 6 can接口電路5.3 tft觸摸屏接口設(shè)計(jì)5.3.1tft觸摸屏簡(jiǎn)介thin film transistor (薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，是指液晶顯示器上的每一液晶象素點(diǎn)都是由集成在其后的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)。從而可以做到高

23、速度高亮度高對(duì)比度顯示屏幕信息,tft-lcd（薄膜晶體管液晶顯示器）是多數(shù)液晶顯示器的一種。tft屏幕的優(yōu)點(diǎn)如下：l 大面積。九十年代初第一代大面積玻璃基板（300mm400mm）tft-lcd生產(chǎn)線投產(chǎn)，到2000年上半年玻璃基板的面積已經(jīng)擴(kuò)大到了680mm880mm），最近950mm1200mm的玻璃基板也將投入運(yùn)行。原則上講沒有面積的限制。l 高集成度。用于液晶投影的1.3英寸tft芯片的分辨率為xga含有百萬(wàn)個(gè)象素。分辨率為sxga（12801024）的16.1英寸的tft陣列非晶體硅的膜厚只有50nm，以及tab on glass和system on glass技術(shù)，其ic的集成度

24、，對(duì)設(shè)備和供應(yīng)技術(shù)的要求，技術(shù)難度都超過(guò)傳統(tǒng)的lsi。l 功能強(qiáng)大。tft最早作為矩陣選址電路改善了液晶的光閥特性。對(duì)于高分辨率顯示器，通過(guò)0-6v范圍的電壓調(diào)節(jié)（其典型值0.2到4v），實(shí)現(xiàn)了對(duì)象元的精確控制，從而使lcd實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的高分辨率顯示成為可能。tft-lcd是人類歷史上第一種在顯示質(zhì)量上超過(guò)crt的平板顯示器?，F(xiàn)在人們開始把驅(qū)動(dòng)ic集成到玻璃基板上，整個(gè)tft的功能將更強(qiáng)大，這是傳統(tǒng)的大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路所無(wú)法比擬的。l 低成本。玻璃基板和塑料基板從根本上解決了大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路的成本問題，為大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路的應(yīng)用開拓了廣闊的應(yīng)用空間。l 工藝靈活。除了采用濺射、cvd（化

25、學(xué)氣相沉積）mcvd（分子化學(xué)氣相沉積）等傳統(tǒng)工藝成膜以外，激光退火技術(shù)也開始應(yīng)用，既可以制作非晶膜、多晶膜，也可以制造單晶膜。不僅可以制作硅膜，也可以制作其他的-族和-族半導(dǎo)體薄膜。l 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。以tft技術(shù)為基礎(chǔ)的液晶平板顯示器是信息社會(huì)的支柱產(chǎn)業(yè)，也技術(shù)可應(yīng)用到正在迅速成長(zhǎng)中的薄膜晶體管有機(jī)電致發(fā)光(tft-oled)平板顯示器也在迅速的成長(zhǎng)中。5.3.2 tft接口電路圖 7 tft接口電路5.4 電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)5.4.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片l6203原理及應(yīng)用l6203我st公司生產(chǎn)的一款dmos全橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，所有的驅(qū)動(dòng)門電路兼容ttl、cmos電平，其內(nèi)部原理圖如圖8所示。圖

26、8 l6203內(nèi)部原理圖l6203特點(diǎn)：l 驅(qū)動(dòng)電壓高達(dá)48v；l 5a的峰值電流；l 過(guò)流保護(hù)；l 高驅(qū)動(dòng)效率；l 低導(dǎo)通電阻，發(fā)熱量??；l 輸入頻率高達(dá)100khz5.4.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖 9 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路7 can網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)窗控制器軟件設(shè)計(jì)7.1 開窗機(jī)控制流程開窗機(jī)的控制是在大樓的機(jī)房操作，用戶根據(jù)需要開關(guān)窗戶的時(shí)候，點(diǎn)擊主機(jī)上的觸摸屏，選擇開窗機(jī)的位置號(hào)碼，再選擇開窗機(jī)需要的狀態(tài)，之后主機(jī)就根據(jù)屏幕上的現(xiàn)實(shí)信息，通過(guò)can總線發(fā)送到子開窗機(jī)上，子開窗機(jī)通過(guò)識(shí)別自己的id號(hào)與開窗機(jī)的狀態(tài)信息，驅(qū)動(dòng)l6203電機(jī)對(duì)窗戶控制開或者關(guān)閉，具體流程如圖8所示。圖 10開窗機(jī)控制流程圖7.2 s

27、tm32驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)7.3 電機(jī)pwm控制程序設(shè)計(jì)7.4 can節(jié)點(diǎn)通信程序設(shè)計(jì)void can_configuration(void) gpio_inittypedef gpio_initstructure; can_inittypedef can_initstructure; can_filterinittypedef can_filterinitstructure; / 配置can接收io口 gpio_initstructure.gpio_pin = can_rx_bit; gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_ipu; gpio_initst

28、ructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz; gpio_init(can_port, &gpio_initstructure); / 配置can發(fā)送io口 gpio_initstructure.gpio_pin = can_tx_bit; gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_af_pp; gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz; gpio_init(can_port, &gpio_initstructure); / can寄存器初始化 can_deinit()

29、; can_structinit(&can_initstructure); can_initstructure.can_ttcm = disable; can_initstructure.can_abom = disable; can_initstructure.can_awum = disable; can_initstructure.can_nart = disable; can_initstructure.can_rflm = disable; can_initstructure.can_txfp = disable; can_initstructure.can_mode = can_m

30、ode_normal; can_initstructure.can_sjw = can_sjw_1tq; can_initstructure.can_bs1 = can_bs1_10tq; can_initstructure.can_bs2 = can_bs2_7tq; can_initstructure.can_prescaler = 4; can_init(&can_initstructure); can_filterinitstructure.can_filternumber = 0; can_filterinitstructure.can_filtermode = can_filter

31、mode_idmask; can_filterinitstructure.can_filterscale = can_filterscale_32bit; can_filterinitstructure.can_filteridhigh = 0x2000; can_filterinitstructure.can_filteridlow = 0x0000; can_filterinitstructure.can_filtermaskidhigh = 0x0000; can_filterinitstructure.can_filtermaskidlow = 0x0000; can_filterin

32、itstructure.can_filterfifoassignment = 0; can_filterinitstructure.can_filteractivation = enable; can_filterinit(&can_filterinitstructure); / 使能can fifo0中斷 can_itconfig(can_it_fmp0, enable);、/can數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)void can_send_message(cantxmsg *temp_txmsg) u32 i = 0; u8 transmitmailbox = 0; transmitmailbox = can

33、_transmit(temp_txmsg); i = 0; while(can_transmitstatus(transmitmailbox) != cantxok) & (i != 0xff) i+; /發(fā)送一個(gè)can數(shù)據(jù)tmp_txmessage.stdid = 0xef; /設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符,窗戶地址tmp_txmessage.rtr = can_rtr_data;tmp_txmessage.ide = can_id_std;tmp_txmessage.dlc = 1; /can數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度tmp_txmessage.data0=0x01; /can數(shù)據(jù)can_configuration()

34、;can_send_message(&tmp_txmessage);8 總結(jié)與收獲 為期一個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，也就意味著我的大學(xué)生活即將結(jié)束，但在這一個(gè)月的時(shí)間里我回顧了很多大學(xué)里面所學(xué)習(xí)的知識(shí)和在大學(xué)四年當(dāng)中所用到的實(shí)踐技能。作為一名電子信息工程專業(yè)的本科生，我在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活中，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了電子及其相關(guān)專業(yè)的個(gè)門課程。我們的課程以數(shù)電、模電為基礎(chǔ)，進(jìn)一步又學(xué)習(xí)了高頻、單片機(jī)、嵌入式設(shè)計(jì)等專業(yè)課程。為了更深入的理解并掌握大學(xué)所學(xué)內(nèi)容，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是的基于can網(wǎng)絡(luò)的高樓自動(dòng)窗控制器設(shè)計(jì)，同時(shí)選擇了由陳潤(rùn)恩老師作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師。該設(shè)計(jì)是我寒假實(shí)習(xí)的一家公司的產(chǎn)品，但是總體設(shè)

35、計(jì)還不是十分成熟，經(jīng)過(guò)與老師的溝通，完善了這個(gè)自動(dòng)窗控制器的設(shè)計(jì)，目前的自動(dòng)窗產(chǎn)品主要是單機(jī)控制的，并沒有連接網(wǎng)絡(luò)，是通過(guò)控制電機(jī)電源正反向來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)開關(guān)，對(duì)于多個(gè)窗戶控制起來(lái)不方便?；谏鲜銮闆r，準(zhǔn)備研發(fā)出一款可以在機(jī)房控制的自動(dòng)窗，通過(guò)在主機(jī)可以控制多個(gè)窗戶的狀態(tài)，通過(guò)485與can總線的優(yōu)劣勢(shì)我選擇了can總線作為組網(wǎng)的方式。目前自動(dòng)窗在國(guó)外已經(jīng)比較成熟，如德國(guó)的諾托、意大利的圖蘭朵、韓國(guó)的lg等。而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)剛剛起步，沒有大的品牌出現(xiàn)，大多數(shù)處于直銷狀態(tài)，但目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有高樓開始安裝這個(gè)自動(dòng)窗，例如廣州電視塔等新型建筑已經(jīng)安裝了自動(dòng)窗，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)前景比較好，這個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)有部分房地產(chǎn)建筑商開始采用。在國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)上海大火災(zāi)，國(guó)家與公民對(duì)房屋火災(zāi)的安全意識(shí)不斷加強(qiáng)，對(duì)火災(zāi)的逃生條件與要求越來(lái)越高，而自動(dòng)窗正是針對(duì)這樣的一種情況設(shè)計(jì)的。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我掌握了做科學(xué)研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，現(xiàn)將感受總結(jié)如